本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法。
背景技术：
脱氧工艺是转炉炼钢的重要一环，它对钢中夹杂物形态、数量、种类有着直接影响。
转炉炼钢的脱氧方式通常是在出钢过程中，根据脱氧能力由弱到强的顺序依次加入锰铁、硅铁、铝等脱氧剂进行脱氧。这种工艺存在两个不足：一是在高氧位下使用了相对较贵的锰铁、硅铁合金；二是由于铝的密度小、氧化性强，加入过程中在钢液表面燃烧，造成钢中的w(o)、w(als)不稳定以及铝的浪费，影响铸坯质量，且当w(als)大于0.003%时，脱氧产物为固态的al2o3夹杂物，很难完全充分上浮去除，可能因生成al2o3夹杂而堵塞水口，对钢水的浇铸和钢材的成品性能产生不利影响。
对于帘线钢的严格限铝钢种，不能加入铝脱氧，需加入大量昂贵的硅钙钡等脱氧剂预脱氧后再加入锰铁、硅铁等进行脱氧，成本较高。济钢等单位研究发现，在出钢前期使用价格便宜的碳粉代替部分铝进行钢水预脱氧，不仅降低了铝制品的消耗，而且脱氧产物为co，在钢液中无残留，达到了既降低生产成本又提高产品质量的目的。但是此类脱氧方法在实际应用过程中存在主要问题是碳粉密度小容易浮在钢水表面，且在加入过程中容易燃烧，造成脱氧效率稳定性差。碳粉加入量不足，则碳粉因为烧损造成脱氧效果差；碳粉加入量过多，则加入的碳粉如果不能完全用于脱氧或者被烧损，极易造成钢水碳含量出格。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法。该发明采用钢铁厂转炉炼钢主要原料作为预脱氧剂，为系统内资源，不额外增加生产成本，操作简便，效果稳定，为转炉钢水脱氧控制提供了技术支持，具有广阔的应用前景。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）转炉出钢前取样、测温，保证转炉吹炼终点成分、温度符合钢种工艺要求；
（2）转炉出钢过程中根据冶炼钢种转炉终点碳含量要求，在钢包内加入3.0～8.0kg/t钢的生铁块进行预脱氧；
（3）预脱氧结束后，终点氧控制在400ppm以下，根据终点氧含量加入脱氧剂进行终脱氧、合金化操作。
本发明所述步骤（1）转炉吹炼终点c：0.01～0.05%，终点o：600～1000ppm，终点温度为1600～1660℃。
本发明所述步骤（2）加入生铁块3～8kg/t钢预脱氧。
本发明所述步骤（2）生铁块烘烤温度为700～1100℃。
本发明所述步骤（2）生铁块的碳含量为3～4%。
本发明所述步骤（3）中脱氧剂为femn、fesi、al粒中的任意一种或几种。
本发明一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，过程产品检测方法参考yb/t5296-2011。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明在转炉钢水终脱氧前利用生铁块进行预脱氧，具备碳粉预脱氧的效果且避免了其烧损严重、稳定性差等负面作用，既降低终点脱氧产物的生成数量，又净化了钢水，本身自带的热量以及脱氧反应放出的热量又可以减少出钢过程温降；同时可以降低脱氧剂的加入量，降低成本。2、本发明采用钢铁厂转炉炼钢主要原料作为预脱氧剂，为系统内资源，不额外增加生产成本，操作简便，效果稳定，为转炉钢水脱氧控制提供了技术支持，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地说明。
实施例1
本实施例一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，冶炼钢种为q195的低碳钢，其预脱氧方法包括以下步骤：
（1）转炉冶炼终点：c：0.04%、o：866ppm，终点温度为1654℃，符合钢种工艺要求；
（2）转炉出钢过程中根据冶炼钢种转炉终点碳含量要求，在钢包内加入5.8kg/t钢的生铁块进行预脱氧；生铁块烘烤温度为1100℃，碳含量为3.5%；
（3）预脱氧后钢水平衡氧浓度为325ppm，然后根据终点氧含量加入femn、fesi、al粒进行终脱氧、合金化操作。
若不采用本工艺直接加合金脱氧，需要加入脱氧剂铝粒的量为5.8kg/t钢，通过生铁块预脱氧，钢水中的氧含量从866ppm降至325ppm，需要加入脱氧剂铝粒的量为3.2kg/t钢，可以减少铝粒加入量2.6kg/t钢，铝粒价格按照1万元/吨计算则节约合金成本综合创效26元/吨钢。
实施例2
本实施例一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，冶炼钢种为40cr的中碳钢，其预脱氧方法包括以下步骤：
（1）转炉冶炼终点：c：0.02%、o：726ppm，终点温度为1638℃，符合钢种工艺要求；
（2）转炉出钢过程中根据冶炼钢种转炉终点碳含量要求，在钢包内加入5.0kg/t钢的生铁块进行预脱氧；生铁块烘烤温度为700℃，碳含量为3.3%；
（3）预脱氧后钢水平衡氧浓度为275ppm，然后根据终点氧含量加入femn、fesi、al粒进行终脱氧、合金化操作。
若不采用本工艺直接加合金脱氧，需要加入脱氧剂铝粒的量为4.7kg/t钢，通过生铁块预脱氧，钢水中的氧含量从726ppm降至275ppm，需要加入脱氧剂铝粒的量为2.2kg/t钢，可以减少铝粒加入量2.5kg/t钢，铝粒价格按照1万元/吨计算则节约合金成本综合创效25元/吨钢。
实施例3
本实施例一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，冶炼钢种为gcr15的高碳钢，其预脱氧方法包括以下步骤：
（1）转炉冶炼终点：c：0.03%、o：713ppm，终点温度为1625℃，符合钢种工艺要求；
（2）转炉出钢过程中根据冶炼钢种转炉终点碳含量要求，在钢包内加入7.0kg/t钢的生铁块进行预脱氧；生铁块烘烤温度为800℃，碳含量为3.4%；
（3）预脱氧后钢水平衡氧浓度为195ppm，然后根据终点氧含量加入femn、fesi、al粒进行终脱氧、合金化操作。
若不采用本工艺直接加合金脱氧，需要加入脱氧剂铝粒的量为4.5kg/t钢，通过生铁块预脱氧，钢水中的氧含量从713ppm降至195ppm，需要加入脱氧剂铝粒的量为2.1kg/t钢，可以减少铝粒加入量2.4kg/t钢，铝粒价格按照1万元/吨计算则节约合金成本综合创效24元/吨钢。
实施例4
本实施例一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，冶炼钢种为u71mn的高碳钢，其预脱氧方法包括以下步骤：
（1）转炉冶炼终点：c：0.03%、o：700ppm，终点温度为1615℃，符合钢种工艺要求；
（2）转炉出钢过程中根据冶炼钢种转炉终点碳含量要求，在钢包内加入6.0kg/t钢的生铁块进行预脱氧；生铁块烘烤温度为1000℃，碳含量为3.2%；
（3）预脱氧后钢水平衡氧浓度为260ppm，然后根据终点氧含量加入al粒进行终脱氧、合金化操作。
若不采用本工艺直接加合金脱氧，需要加入脱氧剂铝粒的量为1.5kg/t钢，通过生铁块预脱氧，钢水中的氧含量从713ppm降至195ppm，则可以取消该脱氧剂的加入，铝粒价格按照1万元/吨计算则节约合金成本综合创效15元/吨钢。
实施例5
本实施例一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，冶炼钢种为65mn的高碳钢，其预脱氧方法包括以下步骤：
（1）转炉冶炼终点：c：0.05%、o：635ppm，终点温度为1636℃，符合钢种工艺要求；
（2）转炉出钢过程中根据冶炼钢种转炉终点碳含量要求，在钢包内加入4.0kg/t钢的生铁块进行预脱氧；生铁块烘烤温度为890℃，碳含量为3.71%；
（3）预脱氧后钢水平衡氧浓度为217ppm，然后根据终点氧含量加入femn粒进行终脱氧、合金化操作。
若不采用本工艺直接加合金脱氧，需要加入脱氧剂铝粒的量为4.1kg/t钢，通过生铁块预脱氧，钢水中的氧含量从635ppm降至217ppm，需要加入脱氧剂铝粒的量为2.3kg/t钢，可以减少铝粒加入量1.8kg/t钢，铝粒价格按照1万元/吨计算则节约合金成本综合创效18元/吨钢。
实施例6
本实施例一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，冶炼钢种为u75v的高碳钢，其预脱氧方法包括以下步骤：
（1）转炉冶炼终点：c：0.01%、o：600ppm，终点温度为1660℃，符合钢种工艺要求；
（2）转炉出钢过程中根据冶炼钢种转炉终点碳含量要求，在钢包内加入3.0kg/t钢的生铁块进行预脱氧；生铁块烘烤温度为810℃，碳含量为4.0%；
（3）预脱氧后钢水平衡氧浓度为182ppm，然后根据终点氧含量加入femn、al粒进行终脱氧、合金化操作。
若不采用本工艺直接加合金脱氧，需要加入脱氧剂铝粒的量为1.2kg/t钢，通过生铁块预脱氧，钢水中的氧含量从600ppm降至182ppm，则可以取消该脱氧剂的加入，铝粒价格按照1万元/吨计算则节约合金成本综合创效12元/吨钢。
实施例7
本实施例一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，冶炼钢种为q345r的中碳钢，其预脱氧方法包括以下步骤：
（1）转炉冶炼终点：c：0.035%、o：1000ppm，终点温度为1600℃，符合钢种工艺要求；
（2）转炉出钢过程中根据冶炼钢种转炉终点碳含量要求，在钢包内加入8.0kg/t钢的生铁块进行预脱氧；生铁块烘烤温度为1050℃，碳含量为3.2%；
（3）预脱氧后钢水平衡氧浓度为400ppm，然后根据终点氧含量加入femn、fesi粒进行终脱氧、合金化操作。
若不采用本工艺直接加合金脱氧，需要加入脱氧剂铝粒的量为6.4kg/t钢，通过生铁块预脱氧，钢水中的氧含量从1000ppm降至400ppm，需要加入脱氧剂铝粒的量为3.8kg/t钢，可以减少铝粒加入量2.6kg/t钢，铝粒价格按照1万元/吨计算则节约合金成本综合创效26元/吨钢。
实施例8
本实施例一种转炉出钢过程中钢水预脱氧的方法，冶炼钢种为37mn5的中碳钢，其预脱氧方法包括以下步骤：
（1）转炉冶炼终点：c：0.043%、o：920ppm，终点温度为1625℃，符合钢种工艺要求；
（2）转炉出钢过程中根据冶炼钢种转炉终点碳含量要求，在钢包内加入4.5kg/t钢的生铁块进行预脱氧；生铁块烘烤温度为990℃，碳含量为3.52%；
（3）预脱氧后钢水平衡氧浓度为153ppm，然后根据终点氧含量加入fesi、al粒进行终脱氧、合金化操作。
若不采用本工艺直接加合金脱氧，需要加入脱氧剂铝粒的量为5.7kg/t钢，通过生铁块预脱氧，钢水中的氧含量从920ppm降至153ppm，需要加入脱氧剂铝粒的量为1.0kg/t钢，可以减少铝粒加入量4.7kg/t钢，铝粒价格按照1万元/吨计算则节约合金成本综合创效47元/吨钢。
上述实施例表明，可以在非真空条件下，在转炉出钢过程中，根据钢种及转炉终点氧含量，在出钢过程中加入一定量的生铁块，促使钢水中的氧在钢包内发生碳氧反应，产物为气态co排出。因为铁水为液体，可以与钢水充分混合反应，既达到了脱氧的目的，也可以根据钢种及实际情况考虑是否增碳或者仅脱除过剩氧，控制灵活且生成的co气体不仅不会污染钢水，并有利于促进夹杂上浮及脱氮的作用，净化钢水提高钢水质量，且成本较采用常规合金及其他脱氧剂明显降低。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。